Книги для учителя

Своими руками

Борис Сергеевич Иванов 

Изучая электричество, вы знакомитесь с явлением электромагнитной индукции, узнаете о влиянии магнитного поля на катушку индуктивности, о преобразовании электрической энергии трансформатором. Лучше усвоить эти вопросы школьной программы помогут предлагаемый прибор и опыты, проводимые с ним.

Сначала займемся постройкой первой половины прибора (рис. 6а). Она продемонстрирует «поведение» катушки индуктивности в цепи переменного тока. Из фанеры толщиной 15—20 мм выпилите подставку. На одном ее конце укрепите электрический патрон и вверните в него осветительную лампу   мощностью 60 Вт на напряжение 220 В. На другом установите катушку индуктивности с железным сердечником — дроссель.  Сердечник соберите из трансформаторного железа Ш20. Оно состоит из Ш-образных пластин (ширина среднего выступа 20 мм) и прямоугольных. Число тех и других пластин должно быть таким; чтобы толщина каждого набора составила 25 мм.

Из плотного картона склейте каркас со щечками и намотайте на него обмотку дросселя — 2000 витков провода марки ПЭЛ или ПЭВ (оба — в эмалевой изоляции) 0 0,35—0,4 мм. Каркас с обмоткой наденьте на сердечник из Ш-образных пластин и закрепите сердечник на подставке металлическими уголками. Обмотку дросселя соедините с лампой последовательно (рис. 6в). Чтобы прибор можно было включать в осветительную сеть, выведите от дросселя и лампы двухпроводный шнур длиной 1,5—2 м с вилкой на конце. Все соединения должны быть выполнены аккуратно, а оголенные провода в местах крепления закрыты изоляционной лентой или в крайнем случае лейкопластырем.

Прямоугольные пластины сложите вместе и скрепите винтом и гайкой. Получится перемычка сердечника дросселя.

Прежде чем пользоваться прибором, освежите в памяти некоторые сведения из курса физики. Известно, что сопротивление обмотки дросселя постоянному току зависит только от оммического сопротивления провода, независимо от того, есть сердечник в катушке или нет. Другое дело при переменном токе. Дроссель для него обладает уже индуктивным сопротивлением, которое зависит от индуктивности катушки. А та, в свою очередь, определяется числом витков катушки, наличием сердечника, его габаритов и материала, из которого выполнен сердечник,— железо, пермаллой, феррит.

Благодаря индуктивности ток в цепи переменного тока нарастает с определенной скоростью. Чем больше индуктивность дросселя, тем медленнее это нарастание. Поскольку ток переменный и, как вы знаете, состоит из двух полупериодов — положительного и отрицательного, за каждый полупериод ток в цепи с индуктивностью успевает достигнуть лишь определенного значения. Оно тем больше, чем меньше индуктивное сопротивление цепи, то есть чем меньше индуктивность дросселя.

Теперь можете провести эксперимент с нашим прибором. Включите его в сеть. Лампа прибора загорится. Медленно подносите к сердечнику дросселя перемычку, а затем положите ее на сердечник. Яркость свечения лампы при этом начнет плавно уменьшаться. Когда же сердечник окажется замкнутым перемычкой, яркость лампы будет минимальной. Возможно, лампа даже погаснет. Это говорит о том, что при приближении к сердечнику перемычки индуктивное сопротивление дросселя увеличивалось и достигло максимального значения, когда перемычка легла на сердечник.

Вставляя между сердечником и перемычкой прокладки из бумаги или картона, можно подобрать такое индуктивное сопротивление, при котором обеспечивается нужная яркость лампы. Нетрудно догадаться, что такой дроссель— своеобразный регулятор яркости, например настольной лампы.

Дело за второй половиной прибора. На таком же сердечнике из Ш-образного железа, что и для предыдущей конструкции, разместите обмотку-(рис. 66) из 2500 витков провода марки ПЭЛ-или ПЭВ 0 0,25—0,3 мм. На выводы обмотки наденьте изоляционные трубочки, например из кембрика, и подключите выводы к патрону, прикрепленному к сердечнику с помощью металлических уголков. В патрон вверните лампу мощностью 15 Вт. Получится дроссель, обмотка которого нагружена на осветительную лампу.

Снова включите прибор в сеть, но перемычку с сердечника снимите. Лампа на подставке будет гореть. Приближайте сверху к дросселю на подставке дроссель с лампой. Свечение лампы на подставке станет убывать, но зато начнет светиться лампа на приближаемом дросселе, И когда оба дросселя окажутся соединенными сердечниками, лампа на дросселе будет гореть, а на подставке — нет.

Этот эксперимент не только наглядно подтверждает предыдущие выводы, но и демонстрирует работу трансформатора — устройства для преобразования переменного тока. Такие устройства вы встретите в каждом радиоприемнике (даже транзисторном), телевизоре, магнитофоне. Проходящий по обмотке дросселя на подставке переменный ток создает переменное . магнитное поле, силовые линии которого пересекают витки катушки приближаемого дросселя. И здесь вступает в действие явление электромагнитной индукции — в обмотке приближаемого дросселя появляется электрический ток. Он протекает через нагрузку — осветительную лампу, и та горит. При этом ток, протекающий через обмотку дросселя на подставке, возрастает, а значит, возрастает и падение напряжения на ней. В итоге этого напряжение на соединенной последовательно с дросселем лампе падает, и она гаснет.

Реальный трансформатор состоит из общего сердечника, на котором размещены нужные обмотки. Одна из них — сетевая, ее включают в розетку с напряжением 220 В и обычно считают первичной. Остальные обмотки— вторичные. В зависимости от нужного напряжения обмотки содержат соответствующее количество витков. Если напряжение на какой-то вторичной обмотке меньше сетевого, ее "называют понижающей, а если выше — повышающей. С различными трансформаторами вы еще встретитесь в нашей книге.